뽕나무 뿌리서 추출한 항암물질 '모라신오', 암세포 자살 유도…차세대 치료제로 주목

생명硏리포트 - 성낙균 화학생물연구센터 책임연구원

약효 될 물질 찾는 화학생물학
페니실린·아스피린 등 찾아내

인공지능 '알파폴드'도 등장
단백질 3D 구조 예측 획기적

페니실린은 인류 최초의 항생제다. 푸른곰팡이에서 발견한 성분으로 염증성 질환의 치료가 가능해졌다. 2차 세계대전 당시에는 상처 부위가 감염된 부상병을 치료하는 데 사용됐다. 이를 통해 부상병 사망률을 크게 떨어뜨리는 등 인간의 삶에 큰 변화를 가져왔다. 이런 물질을 연구하는 과학 분야가 화학생물학이다. 화학생물학은 화학과 생물학의 경계를 넘나들며 생명체를 새로운 시각에서 탐구하는 혁신적인 학문이다.

신규 항암 물질 ‘모라신오’를 발견한 성낙균 생명연 화학생물연구센터 책임연구원 생명연 제공

화학생물학은 생명과학 기초 연구를 넘어 다양한 기술 발전에 영향을 미친다. 대표적 예시로 고대부터 지금까지 약효가 될 만한 물질을 찾아 질병 치료에 기여하고 있다. 페니실린과 더불어 통증 완화와 염증 치료에 쓰이는 아스피린도 버드나무에서 유래한 살리실산을 기반으로 만들어졌다. 유방암, 난소암 치료에 효과적인 약물 택솔 역시 주변에서 흔히 볼 수 있는 정원수인 주목나무에서 추출됐다. 이 밖에 마약성 진통제 모르핀(양귀비), 심장질환 치료제 디곡신(산제비꽃), 항경련제 카르바마제핀(버섯) 등 수많은 약물이 천연물에서 뽑아낸 화합물로부터 개발됐다.

이런 연구 중 가장 높은 평가를 받은 약품은 말라리아 치료제 아르테미시닌이다. 한련초에서 찾은 물질로, 말라리아 기생충을 효과적으로 죽인다. 아르테미시닌은 수백만 명의 생명을 구하는 데 이바지했다. 아르테미시닌을 발견한 중국의 투유유 교수는 2015년 노벨 생리의학상을 받았다.

국내에서도 새로운 천연물 유래 치료제의 가능성을 발견했다. 최근 한국생명공학연구원에서 발표한 연구에 따르면 뽕나무 뿌리에서 추출한 모라신오(Morusin O)라는 성분이 암 치료에 효과를 보였다. 이 물질은 암세포 생존에 중요한 기능을 하는 HIF-1α단백질 합성을 차단한다. 암세포의 생존에 필요한 신호 전달 경로를 막아 세포 성장을 억제하고 암세포 자살을 유도하는 것으로 나타났다. 동물 실험과 암 오가노이드를 이용한 3차원(3D) 배양 실험에서 항암에 긍정적인 결과를 얻었다. 특히 자궁경부암과 간암 등에서 효과적인 세포 증식 억제 작용을 확인했다.

모라신오의 항암 효과가 입증됨에 따라 천연물 유래 물질이 암 치료의 새로운 대안으로 떠오를 수 있다. 모라신오는 연구가 이어지면서 차세대 암 치료제로 자리매김할 가능성이 높다.

특히 최근 화학생물학 연구에서는 ‘알파폴드’라는 혁신이 등장했다. 알파폴드는 단백질의 3D 구조를 예측하는 문제를 획기적으로 해결했다. 이는 단백질의 상호작용, 효소 작용, 약물 설계 등 다양한 분야에서 중요한 기초 자료로 활용된다. 이를 기반으로 질병의 원인 단백질을 정확히 파악하고 이를 표적으로 하는 신약을 개발하는 데 기여하고 있다. 또한 바이오 나노 기술의 발전으로 약물 효과는 극대화하고 부작용은 최소화하는 약물 전달 시스템 기술이 점차 개선되고 있다.

인공지능(AI), 나노 기술 등 화학생물학의 혁신 기술들이 생명체의 복잡한 화학적 과정을 이해하는 데 중요한 역할을 하고 있다. 이를 바탕으로 모라신오를 포함한 신약 연구가 더 흥미롭고 중요한 진전을 이룰 것으로 기대된다.